Projektbeschreibung
Das „Zukunftsschaufenster Energiewende Hessen“ besteht aus 5 eigenständigen Teilprojekten, wobei ein Projekt („Prozessgestaltung Energiewende Hessen“) die inhaltliche Klammer über die Teilprojekte bildet.
1) Netzdienlicher Einsatz von Wärmepumpen
3) Prototypische Darstellung eines Energiesystems
4) Strategische Entwicklung der Fernwärme Kassel
5) Prozessgestaltung Energiewende Nordhessen
Mit dem Reallabor am Fachgebiet Fahrzeugsysteme und Grundlagen der Elektrotechnik (FSG) der Universität Kassel soll eine synergetische Verbindung von unterschiedlichen Energieformen und eine intelligente Verbrauchersteuerung stattfinden, mit dem Ziel, ein leistungsfähiges Energiesystem für Ein- und Mehrfamilienhäuser abzubilden, das einen effizienten Beitrag für eine 100% Versorgung aus erneuerbaren Energien leistet.
Es werden in diesem Projekt nicht nur Energieströme aus der Photovoltaik berücksichtigt, sondern auch das Zusammenspiel mit Kraft-Wärme-Kopplungen (KWKs) mit z.B. Stirlingmotor oder PEM-Brennstoffzelle untersucht und ein intelligentes Stromspeichersystem integriert. Dieses besteht zum einen aus einer stationären Batterie (Lithium-Ionen), welche ganztägig zum Einsatz kommt, und zum anderen aus einem temporären zweiten Energiespeicher durch die Integration eines Elektrofahrzeuges. Außerdem erhöht das System die Versorgungssicherheit des Haushaltes durch eine Notstromfunktion.
Untersuchungsschwerpunkte:
- Entwicklung optimaler Betriebsstrategien für das Zusammenspiel von Energiequellen (PV, KWKs), Stromspeichersystemen (Li-Ion-Batterie, E-Fahrzeug) und verschiedenen Verbrauchern im Haushalt unter Einbezug der Wärmebilanz. Der Zielsetzung einer Senkung des Energiebezugs aus dem öffentlichen Versorgungsnetz werden dabei Priorisierungen von z.B. Verbrauchern entgegengesetzt und hierfür geeignete Bewertungsmaßstäbe abgeleitet.
- Zweckdienliche Parametrierung der unterschiedlichen Systemkomponenten und eine laufende Charakterisierung über deren Laufzeit. Neben den Energiequellen wird hierbei ein Hauptaugenmerk auf die Alterung der stationären Batterie gelegt, da diese eine zentrale Rolle zur Realisierung einer optimalen bzw. zeitversetzten Nutzung der Energie aus haushaltseigenen Energiequellen einnimmt und hier auch das Potenzial für den Einsatz von Speichern in der Zweitanwendung bestehen. Des Weiteren wird außerdem das Potential von E-Fahrzeugen als Energiespeicher im Reallabor aufgezeigt.
- Test und Validierung der unterschiedlichen Strategien auf System- und Komponentenebene. Hierfür werden zum einen mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung (DoE) Testpläne generiert und angewandt und zum anderen mit Hardware in the Loop (HiL)-Methoden unterschiedliche Energie- und Lastprofile in das System eingebracht und plausibilisiert.